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钻削加工有限元仿真的研究进展

工具技术 2007年第8期41卷 8-13页

作者：王磊王贵成马利杰江苏大学江苏省镇江市212013

对麻花钻建模的国内外研究现状进行了概述;比较了三种适用于切削加工研究的有限元软件的性能特征,探讨了切削过程仿真的关键技术;介绍了有限元仿真在钻削加工中的应用;指出了钻削加工有限元仿真研究所存在的问题及其发展趋势。

关键词：钻削加工有限元仿真建模

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钻削加工中的常见故障及对策

机械制造 1997年第3期35卷 38-39页

作者：徐盛林华中理工大学汉口分校 430012

以氛格的形式介绍了用麻花钻进行钻孔加工中影响刀具的切削性能和孔壁表面的加工精度等故障的原因和消除对策。

关键词：麻花钻钻削加工故障

C/SiC复合材料微孔的电镀金刚石钻头钻削加工

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金刚石与磨料磨具工程 2023年第1期43卷 90-95页

作者：庞继伟李升郭明波王兆辉袭建人杨晓涛山东职业学院智能制造学院济南250104 山东大学机械工程学院济南250061 山东大学材料科学与工程学院济南250061

用金刚石基本颗粒尺寸分别为20~30,36~54和63~75μm,直径在0.280~0.440 mm范围的6种电镀金刚石钻头,钻削三维针刺毡基C/SiC复合材料微孔,测试6种钻头的最佳加工工艺参数,分析工艺参数及金刚石基本颗粒尺寸、钻头直径等对微孔加工质量、... 详细信息

用金刚石基本颗粒尺寸分别为20~30,36~54和63~75μm,直径在0.280~0.440 mm范围的6种电镀金刚石钻头,钻削三维针刺毡基C/SiC复合材料微孔,测试6种钻头的最佳加工工艺参数,分析工艺参数及金刚石基本颗粒尺寸、钻头直径等对微孔加工质量、加工效率的影响。结果表明:在相同钻削速度条件下,进给速度越低时,加工的微孔质量越好;钻头电镀的金刚石磨粒基本颗粒尺寸越大,其钻削效率越高;在6种钻头中,直径为0.300 mm的基体上电镀63~75μm的磨粒,直径为0.200 mm的基体上电镀36~54μm的磨粒,能够获得更优的钻孔性能。

关键词： C/SiC复合材料微孔加工电镀金刚石钻头钻削加工

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钻削加工中交叉孔毛刺形成机理及其控制技术研究

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钻削加工中交叉孔毛刺形成机理及其控制技术研究

作者：徐国勇江苏大学

学位级别：硕士

钻削加工技术广泛地应用于机械零件的加工制造过程中,尤其在液压元件制造领域应用更为普遍。钻削过程中产生的毛刺一直是制约钻削技术朝着自动化、精密化和高效化发展的障碍,成为提高产品质量的瓶颈。开展钻削加工交叉孔毛刺生成机理及... 详细信息

钻削加工技术广泛地应用于机械零件的加工制造过程中,尤其在液压元件制造领域应用更为普遍。钻削过程中产生的毛刺一直是制约钻削技术朝着自动化、精密化和高效化发展的障碍,成为提高产品质量的瓶颈。开展钻削加工交叉孔毛刺生成机理及控制技术的研究可以有效地推动钻削加工技术的发展,对提高产品质量和性能有着重要的意义。本文在分析和总结国内外机械加工毛刺研究成果的前提下,对钻削加工毛刺进行了理论分析、模拟仿真和实验研究,系统地研究了钻削加工交叉孔毛刺的生成机理及其控制技术。主要的工作内容及研究成果可概括如下:(1)分析和总结了钻削加工技术和钻削毛刺的研究进展,阐述了钻削加工毛刺的基本形态及其表征方法,建立了钻削毛刺形成的解析模型。(2)采用有限元金属切削仿真软件Deform-2D&3D分别对二维正交切削毛刺的形成过程和钻削加工交叉孔毛刺形成过程进行了仿真,系统地研究了工件终端部材料的形变机理以及毛刺形成的不同阶段。(3)以Al6061-T6铝合金为实验材料,采用不同的实验参数组合开展了交叉孔钻削实验,研究了进给量、钻削速度、钻头顶角、基孔直径和偏置距离对毛刺形成的影响,对影响毛刺生成的主要因素和显著性交互作用因素进行了分析,并对钻削毛刺的形态进行了观察和分析。(4)基于钻削交叉孔毛刺形成的理论分析与实验研究,探讨了影响毛刺生成与变化的显著性影响因素,按照少无毛刺加工的基本原则,提出了若干主动控制毛刺生成的钻削加工方法,为交叉孔钻削过程中实现少无毛刺生成提供了技术指导,具有重要的工程应用价值。本研究工作是国家自然科学基金资助项目(编号:51075192)的重要组成部分。本研究内容进一步地丰富和发展了钻削毛刺形成与控制理论,为生产实际中毛刺的主动控制提供了重要的参考依据。

关键词：钻削加工交叉孔毛刺形成机理数值模拟主动控制技术

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振动钻削加工过程监控系统中的扭矩传感器

华中理工大学学报 1995年第9期23卷 98-102页

作者：何耀雄李淑珍杜润生杨绪光华中理工大学机械科学与工程学院

对振动钻削加工过程监控系统及监控用扭矩传感器进行了分析研究，提出了对监控用扭矩传感器的技术要求；研制了一种新型的光电式扭矩传感器，并阐明了研制中的几个关键问题：扭矩传感器的检测原理、机械结构和电路原理；振动钻削中的钻... 详细信息

对振动钻削加工过程监控系统及监控用扭矩传感器进行了分析研究，提出了对监控用扭矩传感器的技术要求；研制了一种新型的光电式扭矩传感器，并阐明了研制中的几个关键问题：扭矩传感器的检测原理、机械结构和电路原理；振动钻削中的钻削扭矩分析；弹性扭轴的设计；扭矩传感器的标定。

关键词：振动钻削扭矩传感器监控系统钻削加工

钻削加工颤振监测、抑制及刀具磨损评估方法研究

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钻削加工颤振监测、抑制及刀具磨损评估方法研究

作者：曾宏伟上海交通大学

学位级别：硕士

钻削加工作为最基础的切削工艺之一,常用于工件装配孔的加工,在航空、航天、汽车和船舶等制造领域应用广泛。以航空工业为例,一架飞机上装配孔的数量达上百万个,连接孔的加工约占据了总加工量40%。因此,高质量、高效率的钻削加工成为工... 详细信息

钻削加工作为最基础的切削工艺之一,常用于工件装配孔的加工,在航空、航天、汽车和船舶等制造领域应用广泛。以航空工业为例,一架飞机上装配孔的数量达上百万个,连接孔的加工约占据了总加工量40%。因此,高质量、高效率的钻削加工成为工业界一直追求的目标。本文以钻削加工为研究对象,围绕影响钻削质量和效率的颤振和刀具磨损开展了深入研究,主要研究内容包括:设计和搭建了开放式数控钻削加工实验平台。围绕课题研究内容,分析并凝练了实验台设计需求。为构建一个开放、可扩展以及可自定义的数控钻削实验平台,以手动台钻为实验台本体,通过机械设计和计算改造了台钻原有驱动方式,实现钻削运动的自动控制。综合考虑控制精度和可扩展能力,提出了基于运动控制卡和工控机的开放式运动控制方案。此外,为准确获取钻削过程相关参数,搭建了基于NI数据采集卡的数据采集系统。利用QT和Virtual Studio开发了配套的开放式数控钻削系统软件,集成了钻削实验平台加工运动控制和传感器信号采集、存储等功能。提出了基于多重同步压缩变换和能量熵的早期颤振监测方法。为保留和强化颤振早期微弱特征,设计了高效的矩阵陷波器对原始振动信号滤波,以减小主轴旋转相关频率的干扰。对滤波后的信号实施多重同步压缩变换,获得了其高精度的时频描述,再将信号等分为有限个频带,对各频带精确重构得到相对的时域子信号。然后,选用能量熵度量颤振发展过程中振动信号频率成分及能量分布的不均匀变化,通过与颤振阈值比较,实现钻削颤振的实时监测。最后,为验证所提算法的有效性,分别在所搭建的实验台以及机器人加工系统上开展了钻削加工实验,并与基于同步提取变换的颤振检测算法进行了对比。实验结果表明,所提方法在不同加工条件下均能够有效地识别出微弱的早期颤振,并早于基于同步提取变换的颤振检测方法。研究了基于正弦变主轴转速切削的颤振抑制方法。基于钻削加工动力学,建立了变主轴转速钻削颤振抑制模型。为分析变转速钻削系统的稳定性,提出了一种基于亚当斯莫尔顿法的变时滞周期系数系统稳定性分析方法,通过积分形式的两步亚当斯莫尔顿公式近似求解系统状态方程解析解中的Duhamel项,并采用线性插值计算了数值方程中的时滞项,然后构造了系统状态转移矩阵,再运用Floquet理论来判断系统的稳定性。采用经典的基准铣削模型对所提稳定性分析方法进行了数值验证,通过与改进的半离散法比较,证明了所提算法的准确性。然后将所提稳定性分析法应用于正弦变主轴转速钻削系统实例,从理论上验证了变主轴转速抑制颤振的有效性,并分析了变转速参数对系统稳定性的影响。最后,在搭建的钻削实验平台上开展了正弦变转速切削实验,对变主轴转速切削抑制颤振的有效性进行了验证。针对加工过程中监测信号易受噪声干扰的问题,提出了基于深度残差收缩网络的刀具磨损在线检测算法。通过对传统残差单元引入软阈值化机制,构建了残差收缩单元,有效提高了模型的抗噪声能力。采集的多源传感器信号经降采样、截断和归一化等预处理后,利用多层残差收缩单元提取信号的深层次特征,然后通过全连接层对刀具磨损值进行预测。无需单独去噪、人工提取特征等步骤,实现了端到端学习。最后,通过实验验证了所提方法的有效性。与传统CNN、Res Net以及LSTM网络结构相比较,本文所提的刀具磨损检测算法具有更高的精度和泛化能力。

关键词：钻削加工颤振监测多重同步压缩变换颤振抑制刀具磨损残差收缩网络

Al_2O_(3f)+Cr/ZL109混杂复合材料的复合振动钻削加工

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材料导报 2005年第1期19卷 121-123页

作者：代汉达刘耀辉高印寒杜军吉林大学机械科学与工程学院吉林大学汽车材料教育部重点实验室长春130025 吉林大学测试科学实验中心

用挤压铸造法制备了三氧化二铝短纤维和碳短纤维混杂增强 ZL109合金复合材料,并采用永磁复合激振方式进行了轴向与扭转复合振动钻削加工,研究了该材料的钻削加工性及振幅和振动频率对钻削力、钻头磨损和孔精度的影响。结果表明,采用这... 详细信息

用挤压铸造法制备了三氧化二铝短纤维和碳短纤维混杂增强 ZL109合金复合材料,并采用永磁复合激振方式进行了轴向与扭转复合振动钻削加工,研究了该材料的钻削加工性及振幅和振动频率对钻削力、钻头磨损和孔精度的影响。结果表明,采用这种复合振动钻削方式,可更明显降低钻削力和提高加工精度。选择合理的振动参数,也可以减轻刀具磨损,因而可改善 Al_2O_(3f)+C_f/ZL109混杂复合材料的钻削加工性。

关键词：振动钻削钻削力钻削加工刀具磨损加工精度合金钻头混杂复合材料挤压铸造法 Al2O3

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CFRP钻削加工过程的分层缺陷研究进展

兵器材料科学与工程 2019年第6期42卷 109-115页

作者：王春浩李鹏南李树健邱新义邹适李常平牛秋林余振湖南科技大学机电工程学院湖南湘潭411201 韩国岭南大学机械工程学院庆尚北庆山38541

碳纤维增强树脂基复合材料(CFRP)因其优异的特性广泛用于多种尖端领域。其结构件的连接主要采取铆接或螺栓连接,制孔质量对CFRP结构件的服役寿命影响重大。CFRP具有非均质、各向异性,导致制孔过程中易产生分层、撕裂、毛刺等加工缺陷。... 详细信息

碳纤维增强树脂基复合材料(CFRP)因其优异的特性广泛用于多种尖端领域。其结构件的连接主要采取铆接或螺栓连接,制孔质量对CFRP结构件的服役寿命影响重大。CFRP具有非均质、各向异性,导致制孔过程中易产生分层、撕裂、毛刺等加工缺陷。其中分层缺陷是影响CFRP结构件装配性能最常见、最明显的一类缺陷,限制CFRP结构件的应用。本文以CFRP钻削加工过程的典型分层缺陷为研究对象,从其几何特征、形成机理、检测及评价方法和控制策略5个方面,系统综述近年来国内外相关领域的研究现状及进展,并对存在的问题及今后发展方向进行分析和探讨。

关键词： CFRP 钻削加工分层研究进展

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CFRP的钻削加工研究现状

复合材料科学与工程 2021年第12期 120-128页

作者：张月欣杨明君刘耿王崇杰西南石油大学新能源与材料学院成都610500

碳纤维增强树脂基复合材料(CFRP)因其优异的物理性能在航空发动机短舱制造中应用广泛。在应用中,CFRP材料通常需要进行连接与装配,但因其属于脆性材料且具有各向异性,对其进行钻削加工后,容易导致材料应力集中部位产生一定程度的缺陷。... 详细信息

碳纤维增强树脂基复合材料(CFRP)因其优异的物理性能在航空发动机短舱制造中应用广泛。在应用中,CFRP材料通常需要进行连接与装配,但因其属于脆性材料且具有各向异性,对其进行钻削加工后,容易导致材料应力集中部位产生一定程度的缺陷。为了探究钻削加工工艺对材料孔部质量的影响,国内外对其钻削进行了大量的实验研究,其主要研究内容包括三个方面:切屑形成机制、钻削力、钻削热。本文基于国内外的研究成果,综合概述了CFRP的钻削加工研究现状、CFRP钻削加工后孔部出现的缺陷种类以及CFRP钻削加工工艺的发展趋势。

关键词：碳纤维复合材料钻削加工缺陷